フラーレン及びその薄膜の電荷移動反応の解析と電気化学的特性評価

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05233210
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 小山 昇 東京農工大学, 工学部, 教授 (40134845)
• 研究分担者: 立間 徹 東京農工大学, 工学部, 助手 (90242247)
• キーワード: フラーレン薄膜 / C_<60> / 電荷移動反応 / 電気化学

研究概要

本研究では、フラーレンC_<60>の電気化学的特性を詳細に調べ、その電気化学的機能の探索を行うことを目的としている。まず、極微小電極を用いた高速サイクリックボルタンメトリーにより、溶存状態におけるC_<60>の1-4価アニオンへの電解還元の電極反応速度定数を初めて決定した。求めた定数はアントラセンなどに比べ約一桁小さく、また各反応段階についてほぼ同じ値を持つことがわかった。これらのことから、電子授受に関与する分子軌道が非局在化していることが推察された。また、極微小電極を用いた低速サイクリックボルタンメトリーによる拡散係数の決定も行った。次に、水晶振動子を用いて、アセトニトリル中におけるC_<60>薄膜の電気化学反応に伴う膜/溶液界面における物質移動についても調べた。その結果、アルキルアンモニウム塩を含む溶液中では、C_<60>薄膜は2価のアニオンまで還元されても安定だが、アルカリ金属塩を含む溶液中では、一段階目の還元反応において膜が溶出することがわかった。さらに、前者の場合について、膜の還元に伴い、電荷の補償のために膜/溶液界面を移動するイオンの輸率を求めたところ、カチオンが0.8-0.9、アニオンが0.1-0.2であることがわかった。また、カチオンがドープされる際、薄膜中に含まれる溶媒が放出されることがわかった。電解還元によって溶出したC_<60>アニオンは、再酸化によって電極上に析出することも明らかになった。さらに、C_<60>薄膜と他の酸化還元種との相互作用について調べた。その結果、C_<60>薄膜は一部の遷移金属錯体との間で電子授受を行うことがわかったが、このとき、C_<60>と錯体の複合体が形成されている可能性が示唆された。

研究成果

• [文献書誌] 立間 徹: "Electrochemical Microgravimetry of C_<60> Films" The Journal of Physical Chemistry. 97. 12067-12072 (1993)
• [文献書誌] 小山 昇: "Electrochemical Characterization of a Thermoresponsive N-Isopropylacrylamide-Vinylferrocene Copolymer Film by the Use of Quartz Crystal Oscillators" The Journal of Physical Chemistry. 97. 10504-10508 (1993)
• [文献書誌] 池田 信: "Investigation of Electrochemical Behavior and Mass-Transfer Process of Ferrocene-Siloxane Polymer Film Using Quartz Crystal Electrode Method" Analytical Chemistry. 65. 1910-1915 (1993)
• [文献書誌] 稲葉 博司: "In Situ Quartz Crystal Electrode Analysis of Mass Transport Processes at a WO_3 Thin Film during Redox Reaction" 電気化学および工業物理化学. 61. 783-785 (1993)
• [文献書誌] 山本 信重: "Electrochemical Deposition and Dissolution Processes of Lithium Compound on Gold from Propylene Carbonate" Bulletin of the Chemical Society of Japan. 67(印刷中). (1994)
• [文献書誌] 高田 主岳: "Impedance and Frequency Characteristics of Electrode-Separated Piezoelectric Quartz Crystal in Liquids" Journal of Electroanalytical Chemistry. (印刷中). (1994)